81 obserwujących
352 notki
832k odsłony
9570 odsłon

Ciemna energia i punkty Hawkinga, czyli szaleństwo sir Rogera Penrose

Wykop Skomentuj139

image

Sir Roger Penrose! 

 Naszą aktualną wiedzę o ciemnej energii możemy opisać w trzech punktach:

1.W przeciwieństwie do "normalnej" materii, ciemna energia nie gromadzi się w przestrzeni, nie jest związana z obiektami takimi jak galaktyki lub ich gromady - jest "rozlana" równomiernie na Wszechświat. To stwierdzenie, podobnie jak każde oparte na obserwacji lub doświadczeniach, jest ważne z pewną dokładnością. Z obserwacji wynika jednak, że odchylenia od homogeniczności, jeśli takowe są, powinny być bardzo małe.

2. Ciemna energia powoduje, że wszechświat rozszerza się z przyspieszeniem. Jest uderzająco odmienna od normalnej materii, która hamuje ekspansję. Dwie opisane właściwości wskazują, że ciemna energia przejawia antygrawitację, ponieważ powoduje grawitacyjne odpychanie zamiast przyciągania grawitacyjnego. Obszary o zwiększonej gęstości normalnej materii z powodu przyciągania grawitacyjnego zbierają materię z otaczającej przestrzeni, same te obszary są ściskane i tworzą gęste kępy. W przypadku substancji antygrawitacyjnej jest odwrotnie: regiony o zwiększonej gęstości (jeśli występują) są rozciągane z powodu odpychania grawitacyjnego, heterogenność jest wygładzona i nie tworzą się grudki.

3.Gęstość ciemnej energii nie zależy od czasu. Jest to niesamowite: wszechświat rozszerza się, objętość rośnie, a gęstość energii pozostaje stała. Wydaje się, że istnieje sprzeczność z prawem zachowania energii. W ciągu ostatnich 8 miliardów lat wszechświat podwoił się. Powierzchnia przestrzeni, która miała wtedy, powiedzmy, 1 m wielkości, ma dziś wielkość 2 m, jej objętość wzrosła 8 razy, energia w tej objętości wzrosła o tę samą liczbę. Brak zachowywania energii jest oczywisty.

image

Wzrost energii w trakcie ekspansji wszechświata nie jest sprzeczny z prawami fizyki. Ciemna energia jest zbudowana tak, że rozszerzająca się przestrzeń wykonuje na niej pracę, co prowadzi do zwiększenia energii tej substancji w rozszerzającej się objętości przestrzeni. To prawda, że sama ekspansja przestrzeni wynika z ciemnej energii, więc sytuacja przypomina barona Munchausena wyciągającego siebie samego za włosy z bagna.

A jednak nie ma sprzeczności: w kontekście kosmologicznym niemożliwe jest wprowadzenie pojęcia energii całkowitej, która obejmuje energię samego pola grawitacyjnego. Tak więc nie ma też prawa zachowania energii, które zabrania wzrostu lub spadku energii jakiejś formy materii. Twierdzenie, że gęstość ciemnej energii jest stała, opiera się również na obserwacjach astronomicznych, a zatem jest również prawdziwe z pewną dokładnością: przez ostatnie 8 miliardów lat gęstość ciemnej energii zmieniła się nie więcej niż 1,1 razy. Możemy dziś powiedzieć to z pewnością.

image

Druga i trzecia właściwość ciemnej energii - zdolność do przyspieszenia ekspansji wszechświata i jej stałość w czasie (lub, bardziej ogólnie, bardzo powolne uzależnienie czasowe) - są w rzeczywistości ściśle ze sobą powiązane. Takie połączenie wynika z równań ogólnej teorii względności. W ramach tej teorii przyspieszenie ekspansji wszechświata następuje dokładnie wtedy, gdy gęstość energii w nim albo wcale się nie zmienia, albo zmienia się bardzo powoli. Tak więc antygrawitacja ciemnej energii i jej złożone relacje z prawem zachowania energii są dwiema stronami tego samego medalu.

I na tym stwierdzeniu wiarygodne informacje o ciemnej energii są w zasadzie wyczerpane. Zaczyna się więc domena hipotez czym może być ciemna energia. Nie będzie to tutaj omówione.

Omówimy jak sprawy się miały w przeszłości:

Jeśli we współczesnym wszechświecie ciemna energia daje największy wkład 75% do całkowitej gęstości energii, to w przeszłości było to zupełnie inaczej. Powiedzmy dla przykładu: 8 miliardów lat temu normalna materia miała 8 razy większą gęstość, a gęstość ciemnej energii była taka sama (lub prawie taka sama) jak teraz. Stąd łatwo można wywnioskować, że stosunek energii związanej z normalną, barionową materią do ciemnej energii był na korzyść pierwszej: ciemna energia wynosiła około 13%, a nie 70%, jak dziś. Ze względu na to, że główną rolę odgrywała wtedy normalna materia, ekspansja wszechświata następowała ze spowolnieniem. Jeszcze wcześniej wpływ ciemnej energii na ekspansję był dość słaby. Tak więc wpływ ciemnej energii i przyspieszonej ekspansji wszechświata, spowodowanej przez nią - zjawiska według standardów kosmologicznych są dość niedawne - przyspieszenie zaczęło się "zaledwie" 6,5 miliarda lat temu. Z drugiej strony, ponieważ gęstość normalnej materii zmniejsza się wraz z upływem czasu, a gęstość ciemnej energii nie, ciemna energia wkrótce (ponownie według norm kosmologicznych) całkowicie zdominuje zjawiska we wszechświecie. Tak więc współczesny etap kosmologicznej ewolucji jest „okresem przejściowym”, kiedy ciemna energia odgrywa już ważną rolę, ale ekspansja wszechświata jest determinowana nie tylko przez nią, ale także przez normalną materię. Powstaje pytanie: czy ten „okres przejściowy” naszych czasów jest przypadkowym zbiegiem okoliczności, czy też za tym kryje się jakaś głęboka własność wszechświata? To pytanie - "dlaczego teraz?" - pozostaje otwarte.

Wykop Skomentuj139
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie